低压配电网三相不平衡对变压器出力损失影响研究

黄勃，陈永明，朱蕾

（1.国网江苏省电力公司镇江供电公司，江苏 镇江 212002；2.东南大学电气工程学院，江苏 南京 210096）

低压配电网三相不平衡对变压器出力损失影响研究

黄勃1，陈永明1，朱蕾2

（1.国网江苏省电力公司镇江供电公司，江苏 镇江 212002；2.东南大学电气工程学院，江苏 南京 210096）

研究三相不平衡条件下，三相电流大小以及三相电流不平衡度与变压器出力损失的关系给出相应的公式推导，根据实际运行监测数据进行分析计算，结合江苏实际系统算例进行分析，结果验证了所建模型以及所给预警信息的正确性。

低压配电系统；三相不平衡；不平衡度；变压器出力损失

低压配电网由输电线路网络及大量用户负荷组成，其安全性一直受到广泛关注。国标JGJ16、GB50054、BG/T15543等规定，三相运行时需保证三相负荷平均分配、中性线上阻抗为零。然而，实际三相负荷往往不平衡。近年来城市电网用电负荷猛增，形成了负荷密集区，由于单相负荷投入不同时和低压电网维护的不到位，导致低压配电网三相负荷分配不平衡，从而使低压电网运行处于不平衡状态，这对变压器出力大小有一定的影响。如何根据供电公司检测出的实时电流数据，判断此时相应管辖区域变压器出力的实际情况，并及时给出预警信号，以提醒电力工作人员采取解决措施。针对上述现象提出三相不平衡运行状态下，三相电流不平衡度与变压器出力损失的关系，给出相应理论公式推导。以江苏部分用户小区为研究对象，以其所提供的相应数据为基础研究数据，分析低压配电网三相不平衡对变压器出力损失的影响，并给出合理可行的预警信息。

1 参数定义

本文主要研究三相电流不平衡度与变压器出力损失之间的关系，现作如下定义。

1.1 三相电流不平衡度

在三相对称电源供电的三相三线制配电系统中,将三相电流不平衡度定义为负荷的负序容量与正序容量之比。根据实际要求，本文将三相电流不平衡度定义为：

1.2 配电网负载率

由配电变压器的原理可知,配电变压器的最大允许出力是由每一相的额定容量决定。对三相配电变压器而言，其输出容量为每相输出容量之和，即：

同时,配电变压器每一相的额定容量取决于其绕组的性能,而变压器的绕组结构是根据变压器三相负载平衡的运行工况来设计，其每相绕组的电气特性参数相同。当三相不平衡时,其允许最大出力只能按三相负载中最大一相不超过额定容量为限。结合实际数据，一台S10-800/10-0.4的配电变压器,当低压侧的负载电流为：。

该变压器的最大输出容量为：

变压器出力效率为S/Se=566/800=70.75%

根据变压器出力效率，从而将负载率定义为：

式中：Ia，Ib，Ic为三相电流大小，IN为额定电流，η为负载率。

1.3 变压器出力损失

在配电网处于平衡运行状态时，此时变压器出力状态处于最佳，负载率为ηb，实际运行过程中，负载率为ηu，则变压器出力损失为。

2 变压器出力损失与不平衡关系

图1 第一种情况下的出力损失、电流和不平衡度关系曲面

图2 第二种情况下的出力损失、电流和不平衡度关系曲面

上述理论推导得出变压器出力损失、不平衡度和电流的关系。分别以和这两种情况为界限，当不平衡度且时，即，，通过具体计算可以得出出力损失范围，如图3所示。

图3 出力损失的波动范围

3 算例分析

图4是低压配电网10kV-400V出口电压配送至用户负荷的示意图，取江苏部分用户小区数据，变压器型号为SBH15-M-200/10，从该测点1天中测得的96组数据中任取6组电流数据，如表1所示。

图4 低压配电网10kV-400V配送至用户负荷示意图

表1 测试点六组电流数据

表2 出力损失、三相电流、三相电流不平衡度

从表2中可见，低压配电网处于正常运行状态时，变压器出力损失都在66.7%之内。根据实际检测的三相电流数据，可以求出三相电流不平衡度和变压器的出力损失，此时若配电网系统中的实际出力损失超过该理论值，则认为低压配电网处于故障运行状态，给出相应的预警信息，以提醒电力工作人员。

4 结语

低压配电网三相负荷分配不平衡，从而使低压电网的运行处于不平衡状态，这将对变压器出力产生一定的影响。引入三相电流不平衡度定义，结合实际数据进行仿真，分析一定不平衡度下对应负载率的安全范围，并制定不同的安全运行等级，根据监测的实时电流数据分析区域配电网负载率的实际情况，并给出合理可行的预警信息，对工程实际中，是否采取进一步转供措施具有一定的参考价值。

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